論文の概要: Optimizing compilation of error correction codes for 2xN quantum dot arrays and its NP-hardness

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.09061v1
• Date: Wed, 15 Jan 2025 19:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-17 15:09:22.025292
• Title: Optimizing compilation of error correction codes for 2xN quantum dot arrays and its NP-hardness
• Title（参考訳）: 2xN量子ドットアレイの誤り訂正符号の最適化とNP硬度
• Authors: Anthony Micciche, Anasua Chatterjee, Andrew McGregor, Stefan Krastanov,
• Abstract要約: ハードウェア固有のエラー訂正符号は、他の制約を尊重しながらフォールトトレランスを達成することができる。 近年の進歩は、高い忠実度を持つ量子ドットアレイを通して電子とホールスピン量子ビットのシャットリングを実証している。 我々は,最小限のシャットリング操作で動作させるために,安定化器エラー訂正符号のシンドローム抽出回路をコンパイルする一連の方法を開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7817719859314263
• License:
• Abstract: The ability to physically move qubits within a register allows the design of hardware-specific error correction codes which can achieve fault-tolerance while respecting other constraints. In particular, recent advancements have demonstrated the shuttling of electron and hole spin qubits through a quantum dot array with high fidelity. Exploiting this, we design an error correction architecture, consisting merely of two parallel quantum dot arrays, an experimentally validated architecture compatible with classical wiring and control constraints. We develop a suite of heuristic methods for compiling any stabilizer error-correcting code's syndrome-extraction circuit to run with a minimal number of shuttling operations. In simulation, these heuristics show that fault tolerance can be achieved on several contemporary quantum error-correcting codes requiring only modestly-optimistic noise parameters. Furthermore, we demonstrate how constant column-weight qLDPC codes can be compiled in a provably minimal number of shuttles that scales constantly with code size using Shor-style syndrome extraction. In addition, we provide a proof of the NP hardness of minimizing the number of shuttle operations for codes not in that class.
• Abstract（参考訳）: レジスタ内で量子ビットを物理的に移動させる機能により、ハードウェア固有のエラー訂正符号の設計が可能となり、他の制約を尊重しながらフォールトトレランスを達成できる。 特に、最近の進歩は、高い忠実度を持つ量子ドットアレイを通して電子とホールスピン量子ビットのシャットリングを実証している。 そこで我々は、2つの並列量子ドットアレイからなる誤り訂正アーキテクチャを設計し、古典的な配線と制御の制約に適合する実験的に検証されたアーキテクチャを設計した。 我々は,最小限のシャットリング操作で動作させるために,安定化器エラー訂正符号のシンドローム抽出回路をコンパイルするヒューリスティックな手法を開発した。 シミュレーションでは、これらのヒューリスティックスは、モデスト最適化ノイズパラメータのみを必要とする現代の量子誤り訂正符号において、フォールトトレランスが達成可能であることを示している。 さらに、ショアスタイルのシンドローム抽出を用いて、コードサイズと連続的にスケールする最小限のシャトル数で、カラム重み付きqLDPCコードをコンパイルできることを実証した。 さらに、このクラスにないコードのシャトル操作数を最小化するNP硬さの証明も提供する。

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